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CN1143166C - 液晶显示器 - Google Patents

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Abstract

液晶显示器包括：液晶显示装置，该装置含有一对光透射基片和位于该对光透射基片之间的液晶层，该液晶层包括液晶分子，其中在每个基片的一个面上形成有透明电极层和校准膜；一对偏振器；和至少一个倾斜的相位差片，包括具有三个主折射率na，nb和nc的折射椭球体。其中折射椭球体的三个主折射率na，nb和nc满足下列关系：na＝nc＞nb，其中折射椭球体倾斜预定的角度，以使主折射率nb的方向和主折射率nc或na的方向绕主折射率na或nc倾斜。其中当沿向前方向的预定观测角观测时，液晶分子具有约90°或略小的表观扭转角。

Description

液晶显示器
本发明涉及一种液晶(LC)显示器，尤其涉及由LC显示装置和相位差片构成的LC显示器，该LC显示装置和相位差片可改进显示图象对观测角的依赖性。
一般地，装有向列显示装置的LC显示器广泛地应用于数字段型显示器，如在钟表或计算器中使用的装置。目前，LC显示器还应用于字处理器，笔记本型个人电脑和汽车中的LC电视机上。
LC显示器一般包括光透射基片，在其上有用于打开和关闭象素等的电极线。例如，在有源矩阵型LC显示器中，在上述基片上作为开关元件的有源元件如薄膜型晶体管(TFT)，用以有选择地驱动象素电极，电压经过象素电极施加在LC层上。在具有彩色显示功能的LC显示器中，在基片上带有红、绿和蓝等颜色的滤色层。
根据LC分子的扭转角，LC显示装置可以选择不同的LC显示方法。例如已知有有源扭转向列LC显示模式(以下称“TN模式”)和多元超扭转向列LC显示模式(以下称“STN模式”)。
根据TN模式，向列LC分子以90°扭转方向排列，从而光可以沿LC分子的扭转方向透射。根据STN模式，向列LC分子的扭转角扩展到大于90°，从而能够利用LC层上透射率的突然变化，此变化发生在LC层上电压的阈值附近。
因为STN模式利用了LC的双折射，给定的显示图象的背景部分可能抹上特殊的颜色。为了消除STN模式的上述问题而进行单色显示，需使用有效的光学补偿片。
利用了光学补偿片的显示模式一般称为双超扭转向列相位补偿模式(以下称“DSTN模式”)，和薄膜相位补偿方法(以下称“薄膜附加方法”)，该方法使用了带有光学各向异性的薄膜。
DSTN模式采用两层结构，该两层结构包括用于显示的LC单元，和其扭转角与用于显示的LC单元中的LC分子的扭转角相反的LC单元。该薄膜附加方法采用的结构使用了带有光学各向异性的薄膜。该附加薄膜方法的优点在于重量轻，成本低，因此有发展前景。
使用这种相位补偿方法可改进单色显示特性，通过将滤色层放置在STN型显示器中，能够使彩色STN LC显示器进行彩色显示。
TN模式一般为标准的黑模式和标准的白模式。根据标准的黑模式，设置有一对偏振方向彼此平行的偏振片，从而黑色图象能够在“OFF”状态下显示，不需要在LC层上加ON电压。根据白模式，设置有一对偏振方向彼此垂直的偏振片，从而白色图象能够在“OFF”状态下显示。标准白模式在显示对比度，颜色的再现性和显示图象对观测角的依赖性等方面更有优越性。
但是，TN显示器存在显示器的观测角依赖性大(即，根据观测者观测图象的方向和/或角度，显示的图象不同)的问题，因为LC分子具有各向异性的折射率Δn，并且LC分子相对于上部和下部基片倾斜取向。
图12为示出了TN型LC显示装置31结构的剖面图。在图示状态，施加有中等灰度电压，导致LC分子32略微直立。在TN型LC显示装置31中，沿一对基片33和34表面的法向轴向延伸的线偏振光35，和每个LC分子32形成一个角度，该角度和与法向轴向分别呈一定角度延伸的线偏振光36或37和LC分子32之间的角度不同。
因为LC分子32具有各向异性的折射率Δn，当线偏振光35，36或37经过LC分子32时会产生寻常光和非常光，根据它们的相位差该偏振光会转换成椭圆偏振光。这就是观测角度的依赖性。
另外，在实示LC层的内侧，根据LC分子的位置是位于基片33和34之间的中间部分，还是位于临近基片32或基片34，LC分子32具有不同的倾斜角度。另外，LC分子32绕法向轴向扭转角为90°。
如上所述，线偏振光35，36和37根据它们的方向和/或角度具有不同的双折射效应，结果导致其具有复杂的观测角依赖性。具体地，当观测角相对于显示屏的法向轴向前或向下方向倾斜超过某一数值时，观测角的依赖性比较明显，这或者是以“着色现象”的形式，其中显示的图象呈现不期望的颜色，或者是以“反转现象”的形式，其中显示的图象中白和黑被颠倒了。如果在相反的观测角度方向，或在相对显示屏的法向轴的向上方向中，观测角的倾斜度超过某一范围时，该对比就更加强烈。
上述LC显示器还具有下述问题，当显示屏扩大时，适合的观测角范围会变窄。即当沿向前方向位于较近距离观看一个大的LC显示屏时，显示器的上部和下部出现与现有图象相同但颜色不同的图象。这是因为显示屏的可观测角度扩大了(如当从法向轴方向测量时)；有效的解决方法是观测者从倾斜的方向观察显示屏。
为了改进观测角的依赖性，曾提出将相位差片(相位差膜)插入LC显示装置和一个偏振片之间。
总之该方法使从线偏振光转换成椭圆偏振光(因为它穿过带有各向异性的折射率的LC分子)的光经过相位差片，该相位差片配置在带有各向异性折射率的LC层的一侧或两侧，由此在给定的观测角度上，将光转换成线偏振光，同时补偿给定观测角上的寻常光与非常光之间的相位差，结果便改进了观测角的依赖性。
例如，在日本公开专利出版物No.5-313159中，公开了一种相位差片，其折射椭球体的主折射率方向平行于相位差片表面的法向轴向。但是使用这种相位差片，只能在某种程度上改进向前的观测角方向的反转现象。
在日本公开专利出版物No.6-118406和6-194645中，公开了一种使用光学相位差片和所谓象素分割方法消除反转现象的工艺，其中将每个显示图象单元(象素)分成多部分，每个分割的部分都通过取向控制而具有独立的观测角特征。
在日本公开专利出版物No.6-118406中公开的LC显示器改进了图象的对比度，因为在LC片与偏振片之间插有光学各向异性膜(光学相位差片)。在日本公开专利出版物No.6-194645中公开的补偿片(光学相位差片)具有负的折射率，因为它具有比平行于补偿片延伸的光学相位差片的折射率低的折射率。由此，该补偿片(光学相位差片)能够补偿在所施加的电压下LC显示装置中的正折射率，从而降低观测角的依赖性。
但是，即使使用光学相位差片与象素分割法，当观测角倾斜到45°时，还是会呈现着色现象，并且很难沿竖向统一控制对比度的降低。
这样，即使使用折射椭球体不倾斜的相位差片，即相位差片的折射椭球体的主折射率方向平行于相位差片表面的法向轴向，也只能改进一部分根据观测角的变化而产生的对比度的变化、着色现象和反转现象。
另外，日本公开专利出版物No.6-75116公开了一种使用相位差片的方法，该相位差的每个折射椭球体的主折射率的方向与相位差片表面的法向轴向成一个角度。该方法使用下述两种相位差片。
在其中一种相位差片中，折射椭球体的三个主折射率中最小一个的方向平行于相位差片的表面，其它两个折射率中的一个的方向与相位差片呈θ角，另一个的方向与相位差片表面的法向轴向呈θ角，其中20°≤θ≤70°。
另一种相位差片带有倾斜的折射椭球体，即折射椭球体的三个主折射率na，nb和nc满足下列关系：na＝nc＞nb，并且主折射率nb的方向(平行于表面的法向方向延伸)和沿平行于表面的平面延伸主折射率nc的方向(或na)，绕在表面平面内延伸的主折射率方向na(或nc)顺时针或逆时针倾斜。
在这两种相位差片中，可以使用前者的单轴或双轴的形式。所述后一种相位差片不仅限于只使用一个相位差片，还可以使用两个组合在一起的相位差片，其组合方式为：使主折射率nb的倾斜方向彼此呈90°。
至少在LC显示器和偏振片之间插有一个相位差片的LC显示器，能够在某种程度上改进根据显示图象的观测角度的变化而产生的对比度不同、着色现象和反转现象。
因为普通的TN LC显示装置采用扭转角约为90°的LC分子，当观测角相对6点方向倾斜时，LC分子的表观扭转角便超过90°。当扭转角相对向前方向超过90°时，沿向前方向会呈现反转现象；观测角倾斜时也同样会呈现此现象。由此，根据普通的TN LC显示装置，当观测角相对6点方向倾斜时会不可避免地产生反转现象，因为表观扭转角超过了90°。
上述日本公开专利出版物No.6-75116中的相位差片不能充分地防止反转现象的产生，以达到较高的对比度和较宽的观测角特性。
根据本发明的液晶显示器包括：液晶显示装置，该装置包含一对光透射的基片和位于这一对光透射的基片之间的液晶层，该液晶层包括液晶分子，其中在每对与液晶层邻接的光透射的基片的一个面上形成有透明电极层和校准膜；一对位于液晶显示装置相反表面上的偏振器；至少一个倾斜的相位差片，该相位差片位于液晶显示装置和至少一个偏振器之间，该倾斜的相位差片包括具有三个主折射率na，nb和nc的折射椭球体，其中折射椭球体的三个主折射率na，nb和nc满足下列关系：na＝nc＞nb，其中折射椭球体倾斜预定的角度，以使沿平行于倾斜相位差片表面的法向方向延伸的主折射率nb的方向，和在表面平面内延伸的主折射率nc或na的方向绕主折射率na或nc倾斜。其中当沿向前方向的预定观测角观测时，液晶分子具有90°或小一些的表观扭转角。
在本发明的一个实施例中，表观扭转角等于或大于80°，并等于或小于89°。
在本发明的另一个实施例中，表观扭转角等于或大于84°，并等于或小于88°。
在本发明的另一个实施例中，液晶分子具有各向异性的折射率Δn，相对于波长约为550nm的光的液晶分子的各向异性的折射率Δn(550)，在大于0.060并小于0.120的范围内。
在本发明的另一个实施例中，液晶分子的各向异性的折射率Δn(550)相对于波长约为550nm的光，在大于0.070并小于0.095的范围内。
另外，根据本发明的液晶显示器包括：液晶显示装置，该装置含有一对光透射基片和位于这一对光透射基片之间的液晶层，该液晶层包括液晶分子，其中在每对与液晶层邻接的光透射基片的一个面上形成有透明电极层和校准膜；一对位于液晶显示装置相反表面上的偏振器；至少一个倾斜的相位差片，该相位差片位于液晶显示装置和至少一个偏振器之间，该倾斜的相位差片包括具有三个主折射率na，nb和nc的折射椭球体，其中折射椭球体的三个主折射率na，nb和nc满足下列关系：na＝nc＞nb，其中折射椭球体倾斜预定的角度，以使沿平行于倾斜相位差片表面的法向方向延伸的主折射率nb的方向，和在表面平面内延伸的主折射率nc或na的方向绕主折射率na或nc倾斜。其中液晶分子具有实际扭转角，该扭转角等于或大于约80°和等于或小于约88°。
由此本发明具有下列优点：(1)提供一种包括LC显示装置和相位差片的LC显示器，其中LC分子相对于显示装置的校准膜的预先倾斜的观测角进行优化，从而改进观测角的依赖性以及基于相位差片的补偿作用；(2)提供一种LC显示器，它有效地改进了相对于向前的观测角方向(即6点的方向)的反转现象。
阅读并理解下述结合附图的详细描述，熟悉本领域的技术人员将能更清楚地理解本发明的这些以及其它优点。
图1为根据本发明一个实施例的LC显示器结构的剖面图。
图2A和2B为示出了在图1所示的LC显示器中，校准膜的研磨方向与向前的观测角方向之间关系的图表。
图3为表述图1所示的LC显示器中相位差片的主折射率的透视图。
图4为在图1所示的LC显示器中，偏振片和相位差片的光学布置的分解透视图。
图5为在图1所示的LC显示器中，用于测量观测角依赖性的测量系统的透视图。
图6A-6C为根据本发明的实施例1和对比例，示出LC显示器的透射率-电压特性曲线的图形。
图7为根据本发明的实施例1，示出了LC显示器的观测角特征的图形。
图8为根据对比例1，示出了LC显示器的观测角特征的图形。
图9为当扭转角α和观测角Φ在6点的方向改变时，示出表观扭转角变化的图形。
图10A-10C为根据本发明的实施例2，示出了LC显示器的透射率-电压特性曲线的图形。
图11A-11C为根据对比例2，示出了LC显示器的透射率-电压特性曲线的图形。
图12为TN型LC显示装置示意的剖面图。
下面参照附图1-9详细描述本发明。
如图1所示，本发明的LC显示器100包括LC显示装置1，一对光学相位差片2和3，及一对偏振器(如偏振片)4和5。该LC显示装置1包括插在相反电极基片6和7之间的LC层8。
电极基片6包括位于紧贴LC层8的玻璃基片9(光透射基片)表面的ITO(氧化铟锡)的透明电极10。在电极10的上面形成有校准膜11。电极基片7包括位于紧贴LC层8的玻璃基片12(光透射基片)表面的ITO的透明电极13。在电极13的上面形成有校准膜14。
为了方便，图1只示出了对应于一个象素的LC显示装置1的一部分。但是，在整体的LC显示装置1中，透明电极10和13形成为条状，它具有预定的宽度，当沿基片表面的法向方向观测时，它们在玻璃基片9和12之间的空隙中彼此垂直地延伸。透明电极10和13彼此交叉的部分对应于起显示作用的象素。象素在整个LC显示器100中是以矩阵排列的。
电极基片6和7用密封树脂15粘接在一起，LC层8就密封在电极基片6和7与密封树脂15所限定的空间内。如以后更为详细说明的，LC显示器100的LC层8由选定的LC材料构成，以满足预定情况下折射率Δn的各向异性，从而连同基于相位差片2和3的相位差补偿功能提供了最佳的特性。
在LC显示器100中，包括LC显示装置1、光学相位差片2和3、及偏振片4和5的组合形成LC单元16。
校准膜11和13预先进行取向处理，如研磨，从而可将插在电极基片6和7之间的LC层中的LC分子呈扭转取向放置。
如下所示为LC显示装置1的参考坐标系(X，Y，Z)。图2A为从观测者的位置观看LC显示装置1，即由电极基片6上方观看时的平面示意图。沿平行于图2A平面延伸的LC显示装置1的基片表面为X-Y平面。12点的方向(反观测角方向)和6点的方向(向前的观测角方向)为X轴方向。3点和9点的方向为Y轴的方向。基片表面的法向轴为X向。R1表示校准膜11的研磨方向，R2表示校准膜14的研磨方向。研磨方向R1和R2之间的夹角为LC分子的扭转角α。根据本发明，进行预先取向处理，使扭转角α等于或大于80°，并且等于或小于88°。
本发明认为当观测角倾斜时扭转角将明显改变，并发现通过优化扭转角和使用相位差片(以后描述)，对TN型LC显示装置的观测角特性有改进，尤其是消除了6点方向的反转现象。下面将详细描述当观测角倾斜于6点方向时，扭转角明显改变的方式和大小。
观测角的倾斜时扭转角的变化明现。假设观测角φ相对于观测角方向(即6点的方向)从向前的方向(即法向轴向)偏离时，扭转角为β。还假定从向前的方向观测LC显示装置1(即法向轴向)，即φ＝0°时，或当观测角度不倾斜时，扭转角β有一个可确定的值。当在向前的方向观测LC显示装置1时(即法向轴向)，在给定的三维坐标系中观察的研磨方向R1是在X-Y平面中经过原点(0，0)和点(1，tan(π/2-α/2)cosφ)的直线，并与实际的校准膜11的研磨方向R1相一致。由此，扭转角α和扭转角β自然是相等的。其次，参照图2B，当观测角φ相对于向前的观测角方向(即6点的方向)从向前的方向(即法向轴向)偏离时，表观研磨方向R3与实际的研磨方向R1不同。这样，表观研磨方向R3将明显地改变，从而沿X-Y平面中经过原点(0，0)和点(1，tan(π/2-α/2)cosφ)的直线方向延伸。
扭转角β随观测角φ改变而发生的相对于实际扭转角α的不同值的变化示于图9。由图9可以看出，例如当扭转角α为84°，φ＝0°时，表观扭转角β为84°，与实际扭转角α相符。当观测角φ逐渐倾斜时，表观扭转角β也逐渐增加，在φ＝26°时增加到90°。当观测角φ进一步倾斜时，表观扭转角β持续在90°以上增加。同样，当实际扭转角α＝90°，φ＝0°时，表观扭转角β为90°，与实际扭转角α相符。当观测角φ逐渐倾斜时，表观扭转角β也逐渐增加，从而总是大于90°。
一般当在指定方向观测TN型LC显示装置，在该方向表观扭转角超过约90°时，反转现象更易于发生，当表观扭转角增加时反转现象将更为明显。若扭转角α指定为如普通TN型LC显示装置的90°时，在观测角φ倾斜的情况下，表观扭转角β总是大于90°，从而观测角φ只要稍微从向前的方向倾斜，反转现象就会发生。另一方面，如果实际扭转角α指定为约84°时，甚至在观测角倾斜的情况下，表观扭转角β也会保持相当小。结果便可减小反转现象的发生，并明显改进观测角的特征。
相位差片2和3分别设置在LC显示装置1和偏振片4和5之间，而偏振片设置在LC显示装置1的对侧。每个相位差片2和3由discotic液晶放置在以倾斜或混合取向或交联的透明有机聚合物支撑上而形成。结果分别在相位差片2和3上形成与相位差片2和3成一个角度的折射椭球体(以后描述)。
通常用于偏振片的三乙酰纤维素(TAC)，由于其高可靠性，所以很适合用作相位差片2和3的支撑。另外，适合使用无色和透明的有机化合物膜，因为它们具有良好的环境稳定性和化学稳定性，如聚碳酸酯(PC)和聚乙烯对苯二酸酯(PET)。
如图3所示，相位差片2和3在三个不同的方向上具有三个主折射率na，nb和nc。主折射率na的方向在直角坐标系(X，Y，Z)中的Y轴方向重合。主折射率nb是沿箭头A所指的方向倾斜的，相对于Z轴方向倾斜θ角，该Z轴方向沿垂直于与显示屏(即表面的法向轴方向)相应的相位差片2或3表面延伸。
每个相位差片2和3的主折射率都满足于下列关系式na＝nc＞nb，表示只有一个光轴存在。这样每个相位差片2和3都是单轴的，并具有折射率的负各向异性。每个相位差片2和3的第一延迟值(nc-na)×d基本上为0nm，因为na＝nc(其中d表示相位差片2或3的厚度)。每个相位差片2和3的第二延迟值(nc-nb)×d可以规定为等于或大于约80nm、并等于或小于约250nm的任何值。
通过规定上述范围内的第二延迟值(nc-nb)×d，能够保证相位差片2和3的相位补偿功能。在上述数学公式中，nc-na和nc-nb两组表示折射率Δn的各向异性。
相位差片2和3的主折射率nb倾斜的角度θ，即折射椭球体的倾角θ可以规定为在下面范围内的任何值：约15°≤θ≤约75°。通过规定在此范围内的倾角θ值，能够保证相位差片2和3的相位补偿功能，而不考虑椭球体是顺时针倾斜，还是逆时针倾斜。
下面描述相位差片2和3的排列。可在LC显示装置1的一侧放置相位差片2和3中的一个，而将另一个放置在另一侧。另外，还可将相位差片2和3都堆在LC显示装置1的一侧。还可使用三个或更多个相位差片。
在LC显示器100中，LC显示装置1的偏振片4和5的放置应使它们的吸收轴AX1和AX2对准校准膜11和14(图1)的研磨方向R1和R2，如图4所示。
通过将相位差片2和3及偏振片4和5作如上排列，本发明的LC显示器100在标准白光模式下运转，其中在OFF状态下透射光(即显示的是白色图象)。
一般地，在光学各向异性材料中，如液晶片或相位差片(相位差膜)中，主折射率na，nb和nc的各向异性表示为折射椭球体。折射率的各向异性Δn根据观测折射各向异性材料的方向不同而取不同的数值。
下面对照实例描述本发明的具体实施例。
(实施例1)
根据本实施例，准备了五个样品#1-#5，分别使用LC材料，该LC分子相对于图1所示LC显示器100的LC单元16中的校准膜呈80°，82°，84°，86°或88°的扭转角。每个样品的单元厚度(即LC层8的厚度)约为5μm。
如下述准备每个样品#1-#5中的相位差片2和3。在透明支撑(即三乙酰纤维素(TAC))上放置discotic液晶片，并经处理以使其具有倾斜的方向，再交联。相位差片2和3具有第一延迟值0nm和第二延迟值130nm(如上述)。主折射率nb的方向是倾斜的，沿箭头A(图3中)所指方向，相对于X-Y-Z坐标系中的Z轴方向呈25°角。同理，主折射率nc的方向是倾斜的，沿箭头B(图3)所指方向，相对于X-Y-Z坐标系中的X轴方向呈25°角。(即折射椭球体具有倾角θ＝约25°)。
在与本发明实施例1样品的对照实例中，准备了与本发明实施例中的几乎相同的对比样品#100和#101，不同点为LC分子相对于图1所示LC显示器100的LC单元16中的校准膜呈78°或90°的扭转角。
表1示出了在白光的情况下，样品#1-#5与样品#100-#101的目测结果。
                                           表1
                             扭转角(°)
    78     80     82     84     86     88     90
  #100     #1     #2     #3     #4     #5     #101
    向前     ×     △     △     ○     ○     ○     ○
在12点方向呈70°     ×     △     △     ○     ○     ○     ○
在6点方向呈50°     ○     ○     ○     ○     ○     ○     ×
(在“向前”和“在12点方向呈70°”行中的符号如下定义：
○＝良好；
△＝对比度略微减弱，但能够容许；
×＝对比度不能容许地减弱)
(在“在6点方向呈50°”行中的符号如下定义：
○＝良好；
×＝可见的反转现象)
本实施例样品#3-#5提供的图象质量良好，从而当从向前或与12点方向呈70°角的方向观测时，可以忽略对比率的减小。样品#3-#5也提供了质量良好的图象，从而当从6点方向呈50°角的方向观测时，能够确定没有反转现象。在样品#1-#2中，当从向前或与12点方向呈70°角的方向观测时，能够观测到对比率降低，但这些样品中显示的图象质量还是容许的。样品#1-#2还提供了质量良好的图象，从而当从6点方向呈50°角的方向观测时，能够确定没有反转现象。
另一方面，在对照实例#100中，从向前或从与12点方向呈70°角的方向观测时，能够发现对比率降低了很多。当从6点方向呈50°角的方向观测时，对比实例#101示出有反转现象。
如图5所示，测量系统500包括光敏传感装置21，放大器22和记录仪23，使用该测量系统测量LC显示器100的观测角依赖性。在测量系统500中设置LC显示器100的LC单元16，使其靠近玻璃基片9的表面16a位于X-Y-Z坐标系中的X-Y平面中。
光敏传感装置21是能够在恒定立体角接收光的装置，它距离坐标系中的原点预定距离处，该距离沿与X轴呈Φ角(观测角)的方向延伸，而垂直于表面16a延伸。
在测量过程中，单色光(波长为550nm)穿过表面16a的背面辐射到位于测量体系500上的LC单元16上。从LC单元透射的一部分单色光进入光敏传感装置21。放大器22将光敏传感装置21的输出放大到预定大小，随后由记录仪23，如波形存储器或记录器记录下来。
对样品#3和对照样品#100和#101进行该项测量。特别是，如图5所示将样品#3和对照样品#100和#101放入测量系统500中，测量光敏传感装置21的输出，该输出与加在样品#3和对照样品#100和#101上的电压对应，此时光敏传感装置21呈角度Φ固定。
假定Y方向与显示屏的上方或12点的方向对应，X方向与显示屏的左方或9点的方向对应，将光敏传感装置21的位置在向前的方向、与6点的方向呈50°角的方向、与12点的方向呈60°角的方向之间变化，再以与本实施例相同的方式进行测量。
图6A-6C示出了结果。图6A-6C为表示光透射率的图形，光透射率对应于加在本发明和对照实例的实施例1中的LC显示器上的样品#3和对照样品#100和#101上的电压(“透射率-电压特性曲线”)。
图6A为沿向前方向(图2)所得到的测量结果；图6B为沿与6点方向呈50°角方向所得到的测量结果；图6C为沿与12点方向呈60°角方向所得到的测量结果。
在图6A-6C中，实线曲线L1，L4和L7表示扭转角约为90°的对照样品#101；虚线曲线L2，L5和L8表示扭转角约为84°的样品#3；虚线曲线L3，L6和L9表示扭转角约为78°的对照样品#100。
参照图6A，下面的对比分析是在样品#3和对照样品#100与#101之间观测到的，对应于在沿向前方向的透射率-电压特性曲线：曲线L3表示对照样品#100在约5V-6V电压下透射率没有明显的减弱。曲线L2表示样品#3在5.5V或以上的电压下透射率有明显的减弱。曲线L1表示对照样品#100在5.5V或以上的电压下透射率也有明显的减弱。
参照图6B，下面的对比分析是在沿与6点方向呈50°角方向，对应于透射率-电压特性曲线进行观察的：曲线L5和L6分别表示样品#3和对照样品#100在3V-6V电压附近有恒定透射率。曲线L4表示对照样品#101在约3V电压透射率增加，而在约4V电压透射率减弱，表示存在反转现象。
参照图6C，下面的对比分析是在沿与12点方向呈60°角方向，对应于透射率-电压特性曲线进行观察的：曲线L9表示对照样品#100在6V电压下透射率没有明显的减弱。曲线L7和L8分别表示对照样品#101和样品#3在6V电压下透射率有明显的减弱。这样可以确定样品#3在6点的方向和12点的方向都具有良好均衡的改进。
从本实施例中的样品#1-#5和对照样品#100和#101的对比分析中也可以得到与上述类似的结果，不同点为将discotic液晶片以混合方向放置在透明支撑上。
图7示出了样品#3(扭转角为86°)中在5V以上的恒定电压下不存在反转现象的区域，该电压用于显示中等灰度。同心圆分别表示观测角为10°，20°，30°，40°，50°，60°和70°。如图7所示，不存在反转现象的区域的观测角范围为0°-约50°，无论观测方向如何。
根据本实施例，通过设定实际扭转角α，使在观测角Φ相对于向前的观测方向(即6点的方向)倾斜时所得到的表观扭转角β小于90°，沿向前的观测角方向(如6点的方向)的中等灰度显示中的反转现象可得到改善。
本实施例以折射椭球体为基础，其主折射率方向na，nb和nc分别对应于Y轴方向，Z轴方向和X轴方向。应注意基于该折射椭球体的倾斜角15°等于基于一个折射椭球体的倾斜角75°，该折射椭球体的主折射率方向na，nb和nc分别对应于Y轴方向，X轴方向和Z轴方向。由此，倾斜角规定为范围15°-约75°内的一个值。
(实施例2)
通过适当选择LC层8的液晶材料的折射率Δn的各向异性值，可进一步改进LC显示器的观测角特征。在例2中，准备三个样品#21-#23，其中分别使用了图1所示的LC显示器100的LC单元16中LC层8所使用的LC材料，其在波长为550nm时的折射率Δn(550)的各向异性为约0.070、约0.080或约0.095。每个样品的单元厚度(即LC层8的厚度)为5μm。
作为每个样品#21-#23中的相位差片2和3，使用了和实施例1中通过使用倾斜放置的discotic液晶所获得的光学相位差片类似的相位差片。
通过使用图5所示例1中的测量系统500，测出对应于加在样品#21-#23上电压的光敏传感装置21的输出图象，该光敏传感装置21以倾斜角Φ固定。
假设Y方向与显示屏左手方向对应，X方向与显示屏的下方(即向前的观测角方向)对应，将光敏传感装置21的位置在向上或12点方向(即观测角的反向)，向下或6点方向(即向前的观测角方向)，右手或3点的方向，和左手或9点的方向之间变化的情况下进行测量。在每个位置上，光敏传感装置21的角度Φ固定在50°。
图10A-10C示出了结果。图10A-10C为示出光透射率的图形，该光透射率对应于加在样品#21-#23上的电压(“透射率-电压特性曲线”)。
图10A为沿12点方向(即反观测角方向)所得到的测量结果；图10B为沿3点方向所得到的测量结果；图10C为沿9点方向所得到的测量结果。
在图10A-10C中，点划线曲线L21，L24和L27表示样品#21，其LC层8由Δn(550)＝0.070的LC材料构成。实线曲线L22，L25和L28表示样品#22，其LC层8由Δn(550)＝0.080的LC材料构成。虚线曲线L23，L26和L29表示样品#23，其LC层8由Δn(550)＝0.090的LC材料构成。在图10A-10C中，可以确定透射率在5-6V电压下有明显的减弱，不造成反转现象。这证明了根据对照实例2(下面描述，图11A-11C)的样品特征的明显不同的效应。
(对照实例2)
作为实施例2的对照实例2，准备了与实施例2中的样品基本相同的对照样品#201和#202，，不同之处在于使用了用于图1所示LC显示器100的LC单元16中的LC层8的LC材料，其中波长为550nm的折射率Δn(550)的各向异性为约0.060或约0.120。
通过使用图5所示例1中的测量系统500，测出对应于加在样品#201-#202上电压的光敏传感装置21的输出图象，该光敏传感装置21以倾斜角Φ固定。
类似于实施例2，假设Y方向与显示屏左手方向对应，X方向与显示屏的下方(即向前的观测角方向)对应，将光敏传感装置21的位置在向上或12点方向(即观测角的反向)，向下或6点方向(即向前的观测角方向)，右手或3点的方向，和左手或9点方向之间变化的情况下进行测量。在每个位置上，光敏传感装置21的角度Φ固定在50°。
图11A-11C示出了结果。图11A-11C为示出光透射率的图形，该光透射率对应于加在样品#201-#202上的电压(“透射率-电压特性曲线”)。
图11A为沿12点方向(即反观测角的方向)所得到的测量结果；图11B为沿3点方向所得到的测量结果；图11C为沿9点方向所得到的测量结果。
在图11A-11C中，实线曲线L201，L203和L205表示样品#201，其LC层8由Δn(550)＝0.060的LC材料构成。虚线曲线L202，L204和L206表示样品#202，其LC层8由Δn(550)＝0.120的LC材料构成。
在图11A中，对照样品#201(曲线L201)示出在4V或以上电压下具有反转现象的特性。另一方面，对照样品#202(曲线L202)示出在4V或以上电压下透射率没有明显的减弱。在图11B中，对照样品#202(曲线L204)示出在4V或以上电压下具有反转现象。在图11C中，对照样品#202(曲线L206)示出在4V或以上电压下具有反转现象，如曲线L203。
如上所述，根据本发明，提供了一种带有LC显示装置和相位差片的LC显示器，其中对LC分子相对于显示装置的校准膜的预设表观倾斜角进行优化，以改进观测角的依赖性和基于相位差片的补偿作用。
另外，本发明还提供了一种LC显示器，其中当显示为中等灰度时，沿向前的观测角方向(即6点的方向)，反转现象有明显改善。
在不脱离本发明宗旨和范围的情况下，熟悉本领域的技术人员对本发明进行其它的修正是很明显的和很容易做到的。因此，权利要求的范围并不限定于上述说明书中的内容，而是权利要求所广泛解释的。

Claims (6)

1.一种液晶显示器，它包括：
液晶显示装置，该装置包含一对光透射的基片和位于该对光透射的基片之间的液晶层，该液晶层包括液晶分子，其中在该对光透射的基片中每一个与液晶层邻接的光透射基片的一个表面上形成有透明电极层和校准膜；
一对位于液晶显示装置相对表面上的偏振器；
至少一个倾斜的相位差片，该相位差片配置在液晶显示装置和该对偏振器中至少一个之间，该倾斜的相位差片包括具有三个主折射率na，nb和nc的折射椭球体，
其中折射椭球体的三个主折射率na，nb和nc满足下列关系：na＝nc＞nb，
其中折射椭球体倾斜预定的倾斜角度，以使沿平行于倾斜相位差片表面的法线方向延伸的主折射率nb的方向，和在表面平面内延伸的主折射率nc或na的方向，绕主折射率方向na或nc倾斜，和
其中，对液晶分子进行处理，使得当沿向前方向的预定观测角观测时，液晶分子具有约90°或更小的表观扭转角。
2.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于所述表观扭转角等于或大于约80°，并等于或小于约89°。
3.根据权利要求1所述的液晶显示器，其特征在于所述表观扭转角等于或大于约84°，并等于或小于约88°。
4.根据权利要求1所述的液晶显示器，
其特征在于所述液晶分子具有各向异性的折射率Δn，和
其中液晶分子的各向异性的折射率Δn(550)相对于波长约为550nm的光，在大于约0.060和小于约0.120的范围内。
5.根据权利要求1所述的液晶显示器，
其特征在于液晶分子相对于波长约为550nm的光的各向异性的折射率Δn(550)，在等于或大于约0.070和等于或小于约0.095的范围之内。
6.一种液晶显示器，它包括：
液晶显示装置，它含有一对光透射基片和位于该对光透射基片之间的液晶层，该液晶层包括液晶分子，其中在该对光透射基片中每一个与液晶层邻接的光透射基片的一个表面上形成有透明电极层和校准膜；
一对配置在液晶显示装置相对表面上的偏振器；和
至少一个倾斜的相位差片，该相位差片配置在液晶显示装置和该对偏振器的至少一个之间，该倾斜的相位差片包括具有三个主折射率na，nb和nc的折射椭球体，
其中折射椭球体的三个主折射率na，nb和nc满足下列关系：na＝nc＞nb，
其中折射椭球体倾斜预定的倾斜角度，以使沿平行于倾斜相位差片表面的法线方向延伸的主折射率nb的方向，和在表面平面内延伸的主折射率nc或na的方向，绕主折射率方向na或nc倾斜，和
其中，对液晶分子进行处理，使得它们具有等于或大于约80°和等于或小于88°的实际扭转角。
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